Ficha Técnica do LED SMD LTW-110ZDS5 - Luz Branca - 20mA - 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTW-110ZDS5 é um díodo emissor de luz (LED) de montagem em superfície (SMD) projetado para montagens eletrónicas modernas e com restrições de espaço. Pertence a uma família de componentes miniaturizados otimizados para processos automatizados de pick-and-place e soldadura por refluxo. Este modelo específico utiliza um chip semicondutor de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz branca, alojado numa configuração de encapsulamento de visão lateral. Esta orientação é particularmente vantajosa para aplicações onde a luz precisa de ser emitida paralelamente à superfície da placa de circuito impresso (PCB), como em painéis com iluminação lateral ou indicadores de estado visíveis a partir do lado de um dispositivo.

A filosofia de design central por trás deste componente é fornecer uma fonte de luz brilhante e fiável que se integre perfeitamente nos fluxos de trabalho de fabrico de alto volume. O seu encapsulamento está em conformidade com os padrões EIA (Electronic Industries Alliance), garantindo compatibilidade com equipamentos padrão da indústria para manuseamento e colocação. O componente é fornecido em fita transportadora de 8mm enrolada em bobinas de 7 polegadas de diâmetro, que é o formato padrão para linhas de montagem automatizadas, facilitando o carregamento eficiente nas máquinas de colocação.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Conformidade Ambiental:O dispositivo é fabricado para cumprir as diretivas ROHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo que está livre de materiais perigosos específicos como chumbo, mercúrio e cádmio.
• Tecnologia Semicondutora Avançada:Utiliza um chip InGaN Ultra Brilhante. A tecnologia InGaN é conhecida pela sua alta eficiência e capacidade de produzir luz azul e branca brilhante, que é então tipicamente convertida em branca usando um revestimento de fósforo.
• Prontidão para Fabrico:Apresenta terminais estanhados, o que melhora a soldabilidade, especialmente com ligas de solda sem chumbo (Pb-free). É totalmente compatível com processos de soldadura por refluxo por infravermelhos (IR), o método dominante para montagem SMD.
• Compatibilidade de Design:O dispositivo é compatível com C.I. (Circuitos Integrados), o que significa que os seus requisitos de acionamento (corrente, tensão) podem ser facilmente geridos por saídas de nível lógico padrão ou circuitos de acionamento simples, comuns juntamente com outros CIs numa placa.
• Amigável para Automação:O encapsulamento EIA padronizado e a embalagem em fita e bobina garantem um desempenho fiável em equipamentos automáticos de colocação de alta velocidade, minimizando erros de colocação e aumentando a produtividade.

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este LED é projetado para um amplo espectro de equipamentos eletrónicos onde é necessária uma indicação fiável, retroiluminação ou iluminação simbólica num formato compacto. Os seus principais domínios de aplicação incluem:

• Equipamentos de Telecomunicações:Indicadores de estado em routers, modems, switches e estações base.
• Automação de Escritório e Computação:Retroiluminação de teclado em portáteis, luzes de estado em impressoras, scanners e dispositivos de armazenamento externo.
• Eletrónica de Consumo e Eletrodomésticos:Indicadores de energia, modo ou função em equipamentos de áudio/vídeo, eletrodomésticos de cozinha e dispositivos de casa inteligente.
• Equipamento Industrial:Indicadores de painel para máquinas, sistemas de controlo e instrumentação.
• Displays Especializados:Retroiluminação para teclados, micro-displays e fornecimento de iluminação para símbolos ou ícones em painéis de controlo.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

O desempenho do LTW-110ZDS5 é definido por um conjunto abrangente de parâmetros elétricos, óticos e térmicos. Compreender estas especificações é crucial para um design de circuito adequado e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada em uso normal.

• Dissipação de Potência (Pd):70 mW. Esta é a quantidade máxima de potência elétrica que o dispositivo pode dissipar como calor sem degradação. Exceder este valor pode levar a uma temperatura de junção excessiva, redução da saída de luz e diminuição da vida útil.
• Corrente Direta (DC):20 mA. Esta é a corrente contínua direta máxima recomendada para operação fiável. A condição operacional típica especificada na ficha técnica é de 5mA.
• Corrente Direta de Pico:100 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Isto permite breves momentos de maior brilho, como em indicadores piscantes, sem sobreaquecimento.
• Gama de Temperatura de Operação:-20°C a +80°C. O dispositivo tem funcionamento garantido dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +85°C. O dispositivo pode ser armazenado sem operação dentro desta gama mais ampla.
• Condição de Soldadura por Infravermelhos:Suporta uma temperatura de pico de 260°C durante 10 segundos. Este é um parâmetro crítico para processos de montagem sem chumbo, definindo o perfil térmico que o componente pode suportar durante a soldadura por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Óticas (a Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão.

• Intensidade Luminosa (Iv):Varia de 28.0 mcd (milicandela) Mínimo a 112.0 mcd Máximo a uma corrente de teste (IF) de 5mA. O valor real para uma unidade específica cai numa classificação de bin (N, P, Q). A intensidade é medida com um filtro que simula a resposta fotópica do olho humano (curva CIE).
• Ângulo de Visão (2θ1/2):130 graus. Este é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor de pico (medido a 0 graus, diretamente perpendicular ao chip). Um ângulo de visão amplo como este é característico dos LEDs de visão lateral e proporciona uma iluminação ampla e uniforme.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Os valores típicos são x=0.304, y=0.301 a 5mA. Estas coordenadas no diagrama de cromaticidade CIE 1931 definem a cor percebida da luz branca. Unidades específicas são classificadas em bins de tonalidade (S1-S6). Uma tolerância de ±0.01 é aplicada a estas coordenadas.
• Tensão Direta (VF):Entre 2.70V e 3.15V a 5mA. Esta é a queda de tensão no LED quando conduz a corrente especificada. As unidades são classificadas em grupos (L7, L8, L9) com base neste parâmetro. Um VF mais baixo geralmente indica maior eficiência elétrica.
• Corrente Inversa (IR):0.6 a 1.2 μA a uma tensão inversa (VR) de 10mA.Nota Crítica:A ficha técnica afirma explicitamente que esta condição de teste é apenas para teste de IR (Infravermelhos) e que o dispositivonão foi projetado para operação inversa. Aplicar uma polarização inversa no circuito pode danificar o LED.

2.3 Características Térmicas

Embora não seja explicitamente dada como uma figura de resistência térmica (RθJA), o desempenho térmico é implícito através da classificação de dissipação de potência (70mW) e da gama de temperatura de operação. A temperatura máxima da junção é um fator chave na longevidade do LED. Operar o LED a correntes abaixo do máximo, garantir área de cobre adequada no PCB para dissipação de calor (como mostrado no layout de pads recomendado) e manter a temperatura ambiente dentro das especificações são essenciais para gerir o desempenho térmico.

3. Explicação do Sistema de Classificação por Bins

Para contabilizar as variações naturais na fabricação de semicondutores, os LEDs são classificados em bins de desempenho. Isto permite aos designers selecionar componentes com características rigidamente controladas para a sua aplicação.

3.1 Classificação da Tensão Direta (VF)

Os LEDs são classificados com base na sua queda de tensão direta a 5mA.

- Bin L7:VF = 2.70V a 2.85V

- Bin L8:VF = 2.85V a 3.00V

- Bin L9:VF = 3.00V a 3.15V

A tolerância em cada bin é de ±0.1V. Selecionar LEDs do mesmo bin de VF garante brilho consistente quando acionados por uma fonte de tensão constante ou simplifica o cálculo da resistência limitadora de corrente para cadeias em série.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

Os LEDs são classificados com base na sua intensidade de saída de luz a 5mA.

- Bin N:Iv = 28.0 mcd a 45.0 mcd

- Bin P:Iv = 45.0 mcd a 71.0 mcd

- Bin Q:Iv = 71.0 mcd a 112.0 mcd

A tolerância em cada bin é de ±15%. Esta classificação é crucial para aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos LEDs, como em matrizes de retroiluminação ou painéis com múltiplos indicadores.

3.3 Classificação de Tonalidade (Cromaticidade)

Esta é a classificação mais complexa, definindo o ponto de cor da luz branca no diagrama CIE 1931. Seis bins (S1 a S6) são definidos, cada um representando uma pequena área quadrilátera no plano de coordenadas (x,y). Por exemplo, o Bin S3 cobre coordenadas aproximadamente de (0.294, 0.254) a (0.314, 0.315). Uma tolerância de ±0.01 é aplicada. Esta classificação é essencial para aplicações onde a consistência de cor é crítica, prevenindo diferenças notáveis no tom de branco (ex., branco frio vs. branco quente) entre LEDs adjacentes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas que fornecem informações valiosas para além dos pontos de dados tabulados.

4.1 Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta

Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente não linear. Embora a saída aumente com a corrente, a eficiência (lúmens por watt) geralmente atinge o pico a uma corrente inferior ao máximo absoluto. Operar na condição típica de 5mA provavelmente representa um bom equilíbrio entre brilho e eficiência para este dispositivo.

4.2 Tensão Direta vs. Corrente Direta

Esta curva ilustra a característica I-V do díodo. A tensão direta aumenta com a corrente, mas não linearmente. Compreender esta curva é importante para projetar circuitos de acionamento, especialmente ao usar fontes de tensão constante, pois uma pequena mudança na tensão pode levar a uma grande mudança na corrente e, consequentemente, no brilho.

4.3 Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva é crítica para compreender os efeitos térmicos. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a intensidade luminosa de um LED geralmente diminui. A inclinação desta curva indica a sensibilidade térmica do dispositivo. Os designers devem reduzir a saída de luz esperada se o LED for operar num ambiente de alta temperatura.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

A ficha técnica fornece um desenho mecânico detalhado do LED. As dimensões-chave incluem o comprimento, largura e altura totais, o tamanho e posição da cavidade do chip semicondutor, e a localização e tamanho dos terminais soldáveis. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0.1mm, salvo indicação em contrário. O design de visão lateral significa que a superfície emissora de luz primária está no lado mais longo do encapsulamento.

5.2 Pad de Ligação ao PCB Recomendado e Polaridade

É fornecida uma recomendação de padrão de soldadura (footprint) para o design do PCB. Isto mostra o tamanho e forma ótimos dos pads de cobre para garantir uma boa formação da junta de solda durante o refluxo. O diagrama indica claramente as ligações do ânodo e cátodo, o que é essencial para a orientação correta durante a colocação e para garantir que o LED acenda quando a energia é aplicada. O cátodo é tipicamente identificado por um marcador no próprio encapsulamento do LED, como um entalhe, ponto ou marcação verde.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura por Refluxo IR (Processo Sem Chumbo)

É fornecido um perfil de refluxo sugerido para soldadura sem chumbo:

- Pré-aquecimento:150-200°C.

- Tempo de Pré-aquecimento:Máximo 120 segundos.

- Temperatura de Pico:Máximo 260°C.

- Tempo Acima do Líquidus (no pico):Máximo 10 segundos, e este processo de refluxo não deve ser realizado mais de duas vezes.

A ficha técnica nota corretamente que o perfil ótimo depende da montagem específica do PCB (espessura da placa, número de componentes, pasta de solda). O perfil deve ser caracterizado para a linha de produção específica, mas deve permanecer dentro destes limites a nível de componente.

6.2 Soldadura Manual (Se Necessário)

Para reparação ou prototipagem:

- Temperatura do Ferro de Soldar:Máximo 300°C.

- Tempo de Soldadura:Máximo 3 segundos por junta.

- Isto deve ser realizado apenas uma vez para minimizar o stress térmico.

6.3 Limpeza

Se for necessária limpeza após a soldadura, apenas devem ser usados solventes especificados para evitar danificar o encapsulamento plástico. A ficha técnica recomenda imersão em álcool etílico ou isopropílico à temperatura normal por menos de um minuto. Devem ser evitados líquidos químicos não especificados.

7. Precauções de Armazenamento e Manuseamento

7.1 Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD)

O LED pode ser danificado por eletricidade estática e sobretensões elétricas. Recomenda-se o uso de uma pulseira ou luvas antiestáticas durante o manuseamento. Todo o equipamento, incluindo estações de trabalho e ferros de soldar, deve estar devidamente aterrado.

7.2 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

O componente tem um Nível de Sensibilidade à Humidade (MSL) de 3.

- Embalagem Selada:Pode ser armazenada a ≤30°C e ≤90% HR. A vida útil na bolsa original à prova de humidade com dessecante é de um ano.

- Embalagem Aberta:O ambiente não deve exceder 30°C / 60% HR. Os componentes removidos da embalagem original devem ser soldados por refluxo dentro de uma semana.

- Armazenamento Prolongado (Fora da Bolsa):Devem ser armazenados num recipiente selado com dessecante ou num dessecador de azoto.

- Reaquecimento:Se expostos por mais de uma semana, os componentes devem ser aquecidos a aproximadamente 60°C durante pelo menos 20 horas antes da soldadura para remover a humidade absorvida e prevenir o \"efeito pipoca\" durante o refluxo.

8. Informações de Embalagem e Encomenda

8.1 Especificações da Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada de 8mm de largura. As dimensões-chave da fita incluem o espaçamento dos bolsos (pitch), o tamanho dos bolsos e as posições de selagem da fita de cobertura. A fita é enrolada em bobinas padrão de 7 polegadas (178mm) de diâmetro.

8.2 Detalhes da Embalagem em Bobina

• Quantidade por Bobina:3000 peças.
• Quantidade Mínima de Embalagem:500 peças para quantidades remanescentes.
• Fita de Cobertura:Os bolsos vazios são selados com fita de cobertura superior.
• Componentes em Falta:É permitido um máximo de duas lâmpadas em falta consecutivas na bobina, de acordo com a prática padrão.
• Conformidade Padrão:A embalagem segue as especificações ANSI/EIA-481.

9. Notas de Aplicação e Considerações de Design

9.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LED requer um mecanismo de limitação de corrente. O método mais simples é uma resistência em série. O valor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vsupply - VF_LED) / IF. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um VF de 3.0V (típico) e um IF desejado de 5mA: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohms. Uma resistência padrão de 390 Ohm ou 430 Ohm seria adequada. Para aplicações que requerem brilho constante com variação da tensão de alimentação ou temperatura, é recomendado um circuito de acionamento de corrente constante.

9.2 Design para Fiabilidade e Longevidade

• Redução da Corrente:Operar o LED na ou abaixo da corrente típica de 5mA, em vez do máximo absoluto de 20mA, irá estender significativamente a sua vida operacional e melhorar a manutenção luminosa a longo prazo.
• Gestão Térmica:Use o layout de pads de PCB recomendado, que inclui ligações de alívio térmico. Para aplicações de alta potência ou alta temperatura ambiente, considere adicionar área de cobre adicional ou vias térmicas sob a pegada do LED para conduzir o calor para longe da junção.
• Proteção contra Tensão Inversa:Como o dispositivo não foi projetado para polarização inversa, garanta que o design do circuito previne esta condição. Em circuitos AC ou bipolares, pode ser necessário um díodo de proteção em paralelo.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias de LED mais antigas como GaP (Fosfeto de Gálio) ou dispositivos GaN padrão, o chip InGaN no LTW-110ZDS5 oferece uma eficácia luminosa superior, significando mais saída de luz por unidade de potência elétrica consumida. O encapsulamento lateral diferencia-o dos LEDs de visão superior, resolvendo desafios específicos de design ótico onde é necessária emissão de luz lateral. A sua compatibilidade com perfis de refluxo sem chumbo de alta temperatura torna-o um componente moderno adequado para as regulamentações ambientais e padrões de fabrico atuais, ao contrário de componentes mais antigos que podem ser adequados apenas para soldadura com chumbo ou soldadura por onda.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este LED diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3.3V?

R: Possivelmente, mas com cautela. O VF típico é de 3.0V, deixando apenas 0.3V para a resistência limitadora de corrente. A 5mA, isto requer uma resistência de 60 Ohm. A baixa margem de tensão significa que o brilho pode ser inconsistente devido a pequenas variações no VF ou na tensão de alimentação. Um driver de LED dedicado ou uma tensão de alimentação mais alta é mais fiável.

P: O que significa o \"ZDS5\" no número da peça?

R: Embora a convenção de nomenclatura completa não seja detalhada aqui, em muitos sistemas de fabricantes, tais sufixos indicam atributos específicos como cor (Branco), estilo de encapsulamento (Visão lateral), classificação (intensidade/cor) e revestimento dos terminais. Consulte o guia de produtos do fabricante para a explicação exata.

P: Como posso garantir consistência de cor no meu design com múltiplos LEDs?

R: Encomende componentes do mesmo bin de Tonalidade (S1-S6) e do mesmo bin de Intensidade Luminosa (N, P, Q). Trabalhe com o seu distribuidor para especificar estes códigos de bin na sua encomenda para garantir desempenho correspondente.

P: Este LED é adequado para iluminação interior automóvel?

R: A gama de temperatura de operação (-20°C a +80°C) pode cobrir algumas aplicações interiores, mas os graus automóveis tipicamente requerem uma gama mais ampla (ex., -40°C a +105°C ou 125°C) e qualificações de fiabilidade mais rigorosas (AEC-Q102). Esta ficha técnica não afirma tal conformidade, pelo que se destina a \"equipamento eletrónico comum\" como definido na secção de advertências.

12. Exemplo Prático de Caso de Uso

Cenário: Projetar um painel de indicadores de estado para um switch de rede.

O painel tem 10 LEDs de estado idênticos para ligação/atividade. Requisitos: cor branca uniforme, brilho consistente e operação fiável 24/7.

Passos de Design:

1. 1. Design do Circuito:Use uma linha de 5V estável. Calcule uma resistência em série para ~5mA de corrente de acionamento por LED. Assumindo o bin VF L8 (2.85-3.00V), use o VF máximo para cálculo de brilho no pior caso: R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 Ohms.2. Seleção de Componentes:Especifique ao fornecedor: Nº da Peça LTW-110ZDS5, com todas as 10 peças do mesmo Bin de Tonalidade (ex., S3) e do mesmo Bin de Intensidade Luminosa (ex., P). Isto garante consistência visual.3. Layout do PCB:Implemente a pegada de pad de solda recomendada da ficha técnica. Ligue os pads do cátodo a um plano de terra comum para boa dissipação de calor.4. Montagem:Siga as diretrizes do perfil de refluxo sem chumbo, garantindo que a temperatura de pico não excede 260°C.5. Resultado:Um painel de aspeto profissional com dez indicadores brancos brilhantes e idênticos que manterão o seu desempenho a longo prazo devido ao acionamento de corrente conservador e ao design térmico adequado.

13. Introdução ao Princípio Operacional

Um LED é um díodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua banda proibida é aplicada, os eletrões do semicondutor tipo n recombinam-se com as lacunas do semicondutor tipo p na região ativa (o chip de InGaN). Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O InGaN tem uma banda proibida que produz luz no espectro azul/ultravioleta. Para criar luz branca, o chip do LED é revestido com um material de fósforo. A luz azul/UV do chip excita o fósforo, que depois reemite luz num espectro mais amplo, combinando-se para produzir a perceção de luz branca. O encapsulamento de visão lateral incorpora uma lente de plástico moldada que molda a saída de luz, criando o amplo ângulo de visão de 130 graus.

14. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTW-110ZDS5 representa uma tecnologia madura e amplamente adotada. As tendências atuais nos LEDs SMD focam-se em várias áreas-chave:Aumento da Eficiência:Desenvolvimento contínuo de designs de chip e fósforos para alcançar mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.Melhoria da Qualidade da Cor:Melhorar o Índice de Reprodução de Cor (CRI) dos LEDs brancos, tornando-os adequados para aplicações onde a perceção precisa da cor é vital, como iluminação de retalho ou fotografia.Miniaturização:Desenvolvimento de tamanhos de encapsulamento ainda menores (ex., 0402, 0201 métrico) para dispositivos ultra-compactos como wearables e sensores miniaturizados.Soluções Integradas:Crescimento de LEDs com drivers incorporados, controladores ou múltiplos chips de cor (RGB) num único encapsulamento, simplificando o design de circuitos para iluminação inteligente e efeitos de cor dinâmicos. Embora este componente seja um cavalo de batalha para funções padrão de indicador e retroiluminação, estas tendências impulsionam a inovação em segmentos de mercado mais especializados.